2017_2018学年高中物理第四章电磁感应第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动课件新人教版选修3_2

1．自主思考——判一判 (1)涡流也是一种感应电流。 (2)导体中有涡流时，导体本身会产热。 (3)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。 (4)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。 (5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。 (6)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流。 (√ ) (√ ) (×) (√ ) (√) (√ )
1.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图 472 所示，抛物线的方程为 y＝x2，其下半 部处在一个水平方向的匀强磁场中， 磁场的 上边界是 y＝a 的直线(如图中的虚线所示)。
图 472 一个小金属块从抛物线上 y＝b(b>a)处以速度 v 沿抛物线下
滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生 的焦耳热总量是
A．mgb C．mg(b－a) 1 2 B. mv 2 1 2 D．mg(b－a)＋ mv 2
(
)
解析：由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动) 能量守恒。 1 2 初状态机械能 E1＝mgb＋ mv 2 末状态机械能 E2＝mga 1 2 焦耳热 Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋ mv 。 2
二、电磁阻尼和电磁驱动 1．电磁阻尼 (1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使 导体受到 安培力 动的现象。 (2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速 停止到某位置，便于读数。 ，安培力的方向 总是阻碍导体运
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2．电磁驱动 (1)概念： 磁场相对导体转动时， 导体中产生 感应电流 ， 感应电流使导体受到安培力的作用， 安培力使导体运动起来 的现象。 (2)应用：交流感应电动机。
A．磁铁做匀速直线运动 C．小车向右做加速运动 [审题指导]
)
图 475
B．磁铁做减速运动 D．小车先加速后减速
(1)“光滑水平面”说明小车运动中不受摩擦力作用。 (2)磁铁穿过螺线管说明磁铁相对螺线管运动，属于电磁 驱动现象。
[解析]
磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电
流， 由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运动； 同理， 磁铁穿出时， 由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运 动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项 A 错误，B 正确。 对于小车上的螺线管来说， 螺线管受到的安培力方向始终为水 平向右，这个安培力使螺线管和小车向右运动，且一直做加速 运动，选项 C 正确，D 错误。
答案：ABC
3. (多选)如图 474 所示是冶炼金属的感应 炉的示意图。高频感应炉中装有待冶炼的 金属，当线圈中通有电流时，通过产生涡 流来熔化金属。以下关于高频感应炉的说 法中正确的是 ( )
图 474
A．高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生 涡流 B．高频感应炉的线圈中通有恒定的电流，也可以产生涡 流 C． 高频感应炉是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属 熔化的 D． 高频感应炉是利用炉内金属中的涡流的热效应使金属 熔化的
(3)电磁灶的原理是什么？
提示：电磁灶是利用涡流原理制成的。它利用交变电流 通过线圈产生交变磁场，从而在铁质锅的底部产生无数 强大的小涡流，使锅体迅速发热，然后加热锅内的食物。
对涡流的理解及应用
本质 条件
特点 产生
电磁感应现象
穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本 身可自行构成闭合回路 整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大 (1)块状金属放在变化的磁场中 (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动
解析：高频感应炉是在线圈中通入交流电，在炉内的 金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，交流 电的频率越高，产生的热量越多，故 A、D 正确，B、 C 错误。
答案：AD
电磁阻尼与电磁驱动的理解
电磁阻尼 成因 由导体在磁场中运动形成 安培力的方向与导体运动 不 效果 方向相反，为阻力 同 点 能量 导体克服安培力做功，其 他形式的能转化为电能， 转化 最终转化为内能
2．合作探究——议一议 (1)块状金属在匀强磁场中运动时，能否产生涡流？
提示：不能。块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金 属块的磁通量不变，所以金属块中不产生涡流。
(2)利用涡流加热时，为什么使用高频交流电源？
提示：涡流就是感应电流，使用高频交流电源，能产 生高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量的变化更 迅速，产生的感应电流更大，加热效果更好。
一、涡流 1．定义 由于 电磁感应 ，在导体中产生的像水中旋涡样的 感应 电流。 2．特点 若金属的电阻率小，涡流往往 很强 ，产生的热量 很多 。
3．应用 (1)涡流热效应：如
真空冶炼炉 、电磁炉(图 471)。
图 471 (2)涡流磁效应：如 探雷器 、 安检门 。
4．防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致 浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的 电阻率 。 (2)途径二：用相互绝缘的 硅钢片 叠成的铁芯代替整个 硅钢铁芯。
电磁驱动 由磁场运动形成 安培力的方向与导体运 动方向相同，为动力 磁场能转化为电能，通 过安培力做功，电能转 化为导体的机械能
相同点
两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻 碍导体与磁场的相对运动
[ 典例 ]
( 多选 ) 位于光滑水平面的小车上
水平固定一螺线管， 一个比螺线管长的条形磁铁 沿着螺线管的轴线以初速度 v0 穿入螺线管，并 最终穿出， 如图 475 所示，在此过程中(
答案：D
2. (多选)高频焊接原理示意图，如图 473 所示，线圈通以高 频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝 熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用 ( )
图 473
A．增大交变电流的电压 C．增大焊接缝的接触电阻 B．增大交变电流的频率 D．减小焊接缝的接触电阻
解析：增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变 ΔΦ 化率增大，由 E＝n 知，感应电动势和涡流均增大，焊接处 Δt 的发热功率增大，若增大焊接缝的接触电阻，则焊接处的电压、 功率分配就越大，产生的热量就会越大，故 A、B、C 均正确， D 错误。
第7节
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
1．线圈中的电流变化时，线圈附近的 导体中会产生涡流，涡流会产生热 量，因此在日常生活中，既要防止 有害涡流，又要利用有益涡流。 2．导体在磁场中运动，感应电流会使 导体受到安培力阻碍其运动，即为 电磁阻尼。 3．磁场运动时，在磁场中的导体内会 产生感应电流，使导体受到安培力 的作用而运动起来，即为电磁驱动。